近年來，隨著開采強度的不斷加大和機械化程度的不斷提高，煤礦井下采掘工作面的粉塵濃度劇增，作業(yè)環(huán)境惡化，嚴重威脅著礦井的安全生產(chǎn)和工人的身體健康。噴霧降塵具有經(jīng)濟?簡便和實用等優(yōu)點，在煤礦井下得到廣泛應用。從煤礦的實際應用情況，噴霧降塵效率并不理想，特別是對呼吸性粉塵，其降塵效率達不到40%[1-5]。噴霧降塵效果與霧化特性參數(shù)密切相關，主要包括霧滴粒徑?霧滴速度?霧化錐角及射程等，其中霧滴粒徑是影響噴霧降塵效果的關鍵因素[6-10]。水的霧化是一個復雜的氣?液兩相流過程，對霧化特性的研究主要依賴于氣體動力學?兩相流動力學和數(shù)值計算等相關理論[11，12]。目前，除了部分采用理論和數(shù)值模擬方法對霧化過程進行研究外，大多采用實驗手段對其開展研究[13-20]。因此，筆者選用煤礦井下最常用的螺旋型壓力噴嘴，采用自行設計的噴霧降塵實驗系統(tǒng)，對霧滴粒徑的空間分布以及霧化特性的影響因素進行了全面的研究，研究結果將為煤礦井下噴霧降塵的應用提供理論指導。

　　1 實驗系統(tǒng)及方案

　　1.1 實驗系統(tǒng)

　　設計了可仿真煤礦井下采掘工作面通風?噴霧等工況的噴霧降塵系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)主要由巷道模型?馬爾文實時高速噴霧粒度分析儀?高速攝像儀?BPZ75/12型高壓水泵 ?水箱?畢托管?TSI9565-P風速儀以及相關的閥門?管道等組成。巷道模型由入口段?整流段?測量段?噴霧段?軸流風機及出口段等組成。為便于實驗觀測和噴霧粒徑測量，巷道模型噴霧段采用板厚為1cm的有機玻璃制作，其他部分均由鋼板加工制作而成。巷道模型總長度約20m，斷面尺寸為0.6m×0.6m，各分段長度見圖1。

?　　實驗系統(tǒng)的軸流風機采用無級變頻進行啟動和調(diào)節(jié)，在巷道模型內(nèi)形成穩(wěn)定風流，模擬工作面通風。高壓泵將水箱內(nèi)的水加壓到一定壓力后輸送至巷道模型噴霧段內(nèi)部的噴嘴形成噴霧場，由安設在噴霧段兩側(cè)的噴霧粒度分析儀的激光發(fā)射器和接收器測量分析噴霧場的粒徑分布情況，如圖2所示。采用高速攝像儀對霧化錐角和霧流射程進行測量，并將所拍攝照片導入Image-ProPlus6.0后處理軟件進行霧化錐角計算。采用畢托管和風速儀，通過動壓法測量巷道模型內(nèi)風流速度。

?　　1.2 實驗方案

　　實驗所選用的噴嘴為煤礦井下最常用的螺旋型壓力噴嘴，霧流形狀為實心圓錐。第1組實驗為霧滴粒徑的空間分布實驗，選擇孔徑為1.5mm的噴嘴，對噴霧壓力為8MPa下的霧化粒徑進行測定。通過移動激光粒度分析儀改變激光測試線與噴嘴的水平和垂直距離，測定霧場不同位置的霧滴粒徑分布情況。本組實驗根據(jù)噴嘴現(xiàn)場應用的位置情況，在噴嘴軸線方向選取5個位置，即離噴嘴50?75?100?125?150cm，并分別用空間坐標表示為(50，0)?(75，0)?(100，0)?(125，0)?(150，0);在離噴嘴100cm的斷面上沿軸線垂直方面選擇4個位置，即距離軸線0?5?10?15cm，空間坐標表示為(100，0)?(100，5)?(100，15)?(100，20)。各測點空間位置布置如圖3所示。第2組實驗為噴霧壓力的影響實驗，對5種(2?4?6?8?10MPa)供水壓力下的霧化錐角?霧流射程以及霧化粒度進行測定，實驗所選噴嘴同第1組實驗。第3組實驗為噴嘴直徑的影響實驗，采用馬爾文實時高速噴霧粒度分析儀和高速攝像儀，對5種不同直徑的噴嘴(1.0?1.2?1.5?1.8和2.0mm)在噴霧壓力為8MPa下的霧化錐角?霧流射程以及霧化粒度進行測定。同時，也對不同直徑噴嘴在相同耗水量(5.6L/min)下的噴霧壓力及其霧化特性參數(shù)進行了測定。具體參見污水技術資料更多相關技術文檔。

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